一种磁控溅射沉积镍膜和氧化镍膜的方法与流程

文档序号:15457839发布日期:2018-09-15 01:40

本发明属于溅射镀膜技术领域,具体涉及一种用磁控溅射制备镍膜及氧化镍膜的方法。



背景技术:

磁控溅射技术可制备装饰薄膜、硬质薄膜、耐腐蚀摩擦薄膜、超导薄膜、磁性薄膜、光学薄膜,以及各种具有特殊功能的薄膜,是一种十分有效的薄膜沉积方法,在各个工业领域应用非常广泛。磁控溅射所得到的薄膜附着力强。磁控溅射的基本原理即是以磁场改变电子运动方向,束缚和延长电子的运动轨迹,提高了电子对工作气体的电离率和有效利用了电子的能量,使正离子对靶材轰击引起的靶材溅射更有效。但对于镍这种靶材而言,用常规磁控溅射方法难以沉积镍膜及氧化镍膜,这是由于其镍具有高导磁性,大部分磁场从镍靶材内部通过,严重的磁屏蔽使镍靶材表面的磁场过小,将导致无法进行磁控溅射沉积镍膜及氧化镍膜。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题在于解决上述磁控溅射制备镍膜和氧化镍膜所存在的镍靶磁屏蔽问题,提出在靶枪和镍靶中间安插一定厚度的非磁性的材料,来降低镍靶的磁屏蔽效应,从而可成功地溅射沉积镍膜及氧化镍膜。

解决上述技术问题所采用的技术方案是:在靶枪和镍靶之间放一个非铁磁性的金属圆片,采用磁控溅射在玻璃衬底上沉积一层镍膜或氧化镍膜。

上述非铁磁性的金属圆片具体可以为铝圆片、铜圆片等,其厚度为3~5mm,直径与镍靶相同。

采用本发明方法磁控溅射沉积镍膜的具体操作过程为:将清洗干净的玻璃衬底装在磁控溅射设备的样品夹具上,将非铁磁性的金属圆片放在靶枪上面,接着将镍靶放在非铁磁性的金属圆片上,关上磁控溅射设备的真空室盖子,用机械泵和分子泵将沉积室抽真空至5.0×10-4~7.0×10-4Pa,接着打开氩气通气阀,并打开质量流量计,控制氩气流速为27.0~30.0sccm,先调节沉积室压强至1.5~2.0Pa、溅射功率为28~30W启辉,再调节沉积室压强至0.5~0.6Pa、溅射功率至95~100W,预溅射1~2分钟以除去镍靶表面的污染,接着打开挡板开始沉积,沉积结束后自然冷却至室温,即得到镍膜。

采用本发明方法磁控溅射沉积氧化镍膜的具体操作过程为:将清洗干净的玻璃衬底装在磁控溅射设备的样品夹具上,将非铁磁性的金属圆片放在靶枪上面,接着将镍靶放在非铁磁性的金属圆片上,关上磁控溅射设备的真空室盖子,用机械泵和分子泵将沉积室抽真空至5.0×10-4~7.0×10-4Pa,接着打开氩气通气阀和氧气通气阀,并打开质量流量计,控制氧气流速为10.0~15.0sccm、氩气流速为15.0~20.0sccm,并控制氩气和氧气的总流速为25.0~30.0sccm,先调节沉积室压强至1.5~2.0Pa、溅射功率为28~30W启辉,再调节沉积室压强至0.5~0.6Pa、溅射功率至95~100W,预溅射1~2分钟以除去镍靶表面的污染,接着打开挡板开始沉积,沉积结束后自然冷却至室温,即得到氧化镍膜。

本发明的有益效果如下:

本发明通过在靶枪和镍靶中间安插一定厚度的非铁磁性的金属圆片,来降低镍靶的磁屏蔽效应,从而可成功地溅射沉积镍膜及氧化镍膜。本发明方法操作简单,制得的镍膜及氧化镍膜致密,且均匀性好,膜层结合较为牢固,薄膜的耐摩擦性能较为优良。

附图说明

图1是实施例1所沉积的镍膜的X射线衍射图谱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明,但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。

实施例1

将玻璃衬底用蘸有乙醇的无尘纸擦拭干净,然后再将玻璃衬底依次在丙酮、乙醇中超声清洗30分钟,用氮气吹干,装在磁控溅射设备的样品夹具上。将3mm厚的铝圆片放在靶枪上面,接着将镍靶放在铝圆片上,铝圆片的大小与镍靶相同。关上磁控溅射设备的真空室盖子,用机械泵和分子泵将沉积室抽真空至5.0×10-4Pa,接着打开氩气通气阀,并打开质量流量计,控制氩气流速为30.0sccm,先调节沉积室压强至2.0Pa、溅射功率为30W启辉,再调节沉积室压强至0.6Pa、溅射功率至100W,预溅射1分钟以除去镍靶表面的污染,接着打开挡板开始沉积,沉积时间为30分钟,沉积结束后,自然冷却至室温,得到厚度为380~390nm的镍膜。图1是实施例一所沉积的镍膜的X射线衍射图谱,由图可见在2θ角度分别为22.49°、51.85°、76.38°时出现了镍晶面(111)(200)(220)的衍射峰。

实施例2

本实施例中,打开氩气通气阀和氧气通气阀,并打开质量流量计,控制氧气流速为10.0sccm、氩气流速为20.0sccm,其他步骤与实施例1相同,得到厚度为380~390nm的氧化镍膜。

实施例3

本实施例中,用3mm厚的铜圆片替换实施例1中的铝圆片,其他步骤与实施例1相同,得到厚度为380~390nm的氧化镍膜。

实施例4

本实施例中,用3mm厚的铜圆片替换实施例2中的铝圆片,其他步骤与实施例2相同,得到厚度为380~390nm的氧化镍膜。

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